基于全樣本數據的三軸貨車外廓分布特征與比功率分析

摘 要：為提升交通安全，減少重大交通事故的發生率，并為公路相關設計標準/ 規范的載貨汽車設計車輛參數修訂提供依據，研究了中國載貨汽車的比功率（功率與車輛總質量的比率）分布特征。運用統計學，分析了“卡車之家”網站上中國大陸三軸貨車的外廓尺寸和比功率的分布，確定了三軸貨車的外廓尺寸和比功率最低值的推薦值。結果表明：自卸車和載貨車的車身寬度比較接近，都是分布在2.5～2.55 m，但自卸車的車身長度和軸距均比載貨車低2 m 左右，高度比載貨車低0.5 m 左右。比功率與最大扭矩的相關性強，與排量的相關性一般。根據統計結果，建議載貨汽車設計車輛外廓尺寸值應修正為12.00 m×2.55 m×4.00 m，軸距為8 m，前懸為1.6 m，后懸為4 m ；同時，建議載貨汽車比功率值取8.6 kW·t-1。

關鍵詞： 交通運輸；車輛設計；三軸貨車；外廓尺寸；比功率

中圖分類號： U 469.2 文獻標識碼： A DOI： 10.3969/j.issn.1674-8484.2024.06.007

自《公路工程技術標準》JTJ-81 版本以來，載貨汽車設計車輛外廓尺寸一直未變，載貨汽車長度為12 m，寬度為 2.5 m。但實際上，經過40 多年貨車的更新迭代，車輛外廓尺寸、動力性能可能發生了顯著的改變。《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》（GB1589-2016） 中只規定了最大限值；因此需要掌握三軸貨車的外廓尺寸分布特性，對其進行深入分析，有助于提高道路設計的合理性。

近年來，國內外學者對車輛外廓尺寸展開了大量研究。朱菲婷[1] 利用卷積神經網絡進行模型訓練，識別車輛的長、寬、高等數據，并轉換為3D 檢測效果。劉學范等[2] 以車身骨架部件厚度作為優化變量，建立優化參數模型，基于靈敏度分析乘用車尺寸的分布特征。程淑紅等[3] 基于視頻圖像，以車輛長、寬、高等幾何特征作為參數，提出多特征提取和支持向量機的車型識別方法，該方法識別車型具有顯著效果。

D. Holder [4] 通過線性回歸方法，分析歐洲和日本品牌乘用車的外廓尺寸和比例的變化趨勢，并提出車輛尺寸設計建議。N. Niroomand等[5] 基于乘用車外廓尺寸，結合聚類分析法對車輛進行分類。孔月萍等[6] 針對貨車車身參數，運用機器視覺測量原理和圖像拼接技術，提出測量貨車外輪廓尺寸的方法。王潛等[7] 通過圖像差值法檢測目標車輛，設計支持向量機分類器對車型進行分類，提出一種基于雙目視覺的貨車尺寸測量方法。柴華等[8] 分析大量試驗路段的交通數據，對型參數進行統計分析，利用聚類分析以及速度- 軸距分布分析，以速度和軸距對車型進行分類別，確定車型劃分標準。

車輛比功率系指：功率（P） 與車輛總質量（mt） 的比率。比功率可用來評估貨車的動力性能和裝載能力。較高的比功率通常意味著貨車具有更好的動力性能，可以更容易地裝載和運輸貨物。

學者們對車輛比功率分布特性進行分析，并展開了多方面的研究。黃意然等[9] 根據車輛軌跡數據，利用高斯函數擬合和構建重型貨車比功率分布及排放模型，可提高重型貨車的排放測算精度。尹力[10] 通過仿真和實車試驗，分析車輛爬坡速度、比功率等指標，研究適合我國高速公路貨車爬坡速度要求的比功率需求。臧金蕊等[11] 根據駕駛員逐秒軌跡數據，構建駕駛員整體與個體的機動車比功率分布模型，研究表明：整體與個體之間的比功率差異可量化評估油耗水平。姜壁剛等[12] 利用車載排放測試系統對輕型柴油車進行實車路試，研究道路坡度對車輛比功率和氣態排放物的影響。許丹丹等[13] 開展整車排放對比試驗，對比功率分布特性進行分析，研究重型車低負荷工況的排放特性。

綜上所述，現有研究不能直觀反映出三軸貨車的尺寸和比功率的分布特性，明確其特征。

本文分析“卡車之家（Truck Home）”網站上三軸貨車的外廓尺寸及比功率參數，確定三軸貨車的外廓尺寸和比功率最低值的推薦值，可為道路設計、交通管制等實際應用提供數據參考和建議。

1 數據來源

“ 卡車之家”網站幾乎包含了市面上所有品牌的貨車信息，包括不同車型的外廓尺寸、額定載重、發動機等參數。本文主要收集中國大陸的三軸貨車中自卸車和載貨車的基本參數，車型涵蓋北奔重卡、大運重卡、東風等多個品牌的三軸貨車，采用描述統計、相關分析、分組分析等統計學方法對數據進行處理。

車輛型號為928 款。其中驅動形式為6×4 的型號共465 款，包括自卸車281 款，載貨車58 款，混泥土攪拌車126 款；驅動形式為6×2 的型號共463 款，包括自卸車95 款，載貨車368 款，混泥土攪拌車0 款。車輛類型及外廓尺寸如圖1 所示，其中，軸距1 為前軸到最后一根軸的距離；軸距2 為《公路路線設計規范》JTG D20-2017 中載貨汽車的軸距，即軸組中心到另一根軸的距離。

2 外廓尺寸特征分析

2.1 自卸車外廓尺寸分布特征

對376 款自卸車的外廓尺寸參數，包括車身（vel）和貨箱（box） 的長度L、寬度W、高度H 以及軸距Z1、Z2，分別匯總并進行統計和繪圖分析，如圖2 所示。